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解讀艾滋病疫苗的研發(fā)之路

時間:2013/9/22閱讀:1452
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艾滋病疫苗,即艾滋病病毒(HIV)疫苗,注射之后便可以在一段時間內(nèi)防止艾滋病。此疫苗在老鼠身上試驗成功,但在人體身上試驗失敗,造成20多人感染艾滋病病毒。HIV疫苗被認(rèn)為是預(yù)防艾滋病的zui有效工具。HIV為逆轉(zhuǎn)錄病毒,而逆轉(zhuǎn)錄酶缺乏校正修復(fù)功能,因而HIV的變異頻率非常高,每一輪復(fù)制都會引入約10個堿基的錯誤。高的變異頻率使世界不同地區(qū)甚至同一感染個體不同時期HIV的基因組都有較大差異,這就導(dǎo)致了從基因角度研制疫苗是非常困難的。

2006年,位于紐約的非營利組織——艾滋病疫苗行動組織(IAVI)發(fā)起了一項范圍的搜尋行動,旨在尋找的能夠抵御艾滋病病毒(HIV)的免疫系統(tǒng)防線(一種能挫敗幾乎所有已知病毒毒株的抗體)。IAVI稱這項行動是一個棘手的任務(wù),將其命名為協(xié)議G。如果取得成功,協(xié)議G承諾重振被失敗困擾的HIV疫苗領(lǐng)域的士氣,并幫助設(shè)計一個能終結(jié)艾滋病(AIDS)疫情的產(chǎn)品。

尋找免疫原

在那時,HIV令疫苗研究人員大感受挫。HIV屢次躲開了研究人員設(shè)計的免疫攻擊。超過20年的努力仍未能讓一款疫苗走向市場。但是,研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種效性中和抗體(bNAbs),他們希望借此扭轉(zhuǎn)頹勢。

協(xié)議G團隊全力以赴,以期發(fā)現(xiàn)更多對抗HIV的有效措施。研究人員分析了1800個HIV感染者(來自贊比亞、南非、印度、泰國、尼日利亞、科特迪瓦、盧旺達(dá)、烏干達(dá)、肯尼亞、澳大利亞、英國和美國)的血液樣本。在IAVI團隊成員、美國加州圣地亞哥市斯克利普斯研究所免疫學(xué)家Dennis Burton的領(lǐng)導(dǎo)下,研究人員歷時兩年,對樣本進(jìn)行研究,zui終將視線集中在一名女性身上。通過單獨研究該女性的B細(xì)胞(行使產(chǎn)生抗體的功能),研究人員從她的血清中分離出兩種值得注意的抗體。

這兩種抗體之所以引人注目,是因為它們能使(162種HIV毒株中的70%以上)感染失效,即使很小的劑量也是如此。Burton和同事在2009年10月9日的《科學(xué)》雜志上解釋了這一現(xiàn)象。突然間,創(chuàng)造一種通用的HIV疫苗似乎并不再是一個遙不可及的夢。

這一發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了天翻地覆的變化,bNAbs迅速變成zui熱門的研究領(lǐng)域之一。自2009年起,研究人員已經(jīng)確認(rèn)超過50種新的HIV bNAbs,其中一些的效果看起來要比協(xié)議G中發(fā)現(xiàn)的兩個還要好。

一些實驗室目前正試圖闡明,HIV和免疫系統(tǒng)之間錯綜復(fù)雜的相互關(guān)系——能導(dǎo)致bNAbs的產(chǎn)生,研究人員希望有一天能用免疫原模擬該過程。HIV領(lǐng)域的行動催生了其他領(lǐng)域研究bNAbs的熱潮,例如流行性感冒、丙型肝炎、登革熱、西尼羅病毒。諾貝爾獎得主、病毒學(xué)家David Baltimore說:“如果有人能創(chuàng)造出一種真正能引起廣泛保護(hù)性反應(yīng)的免疫原,那將是妙不可言的。"來自帕薩迪納市加州理工學(xué)院的Baltimore的團隊,正在嘗試通過干細(xì)胞基因工程制造bNAbs?!暗铱吹角胺降缆菲D難。"他說。

艱辛的歷程

1986年,在研究者證實了HIV能引起AIDS不久,制造疫苗的障礙出現(xiàn)了。HIV以極快的速度繁殖,每次都會凌亂地復(fù)制其基因序列。許多合成突變體“茁壯成長",變種表現(xiàn)出不同的蛋白抗原??贵w的特異性致使其通常瞄準(zhǔn)某一個抗原,無法制服不斷變化的病毒。因此,天生的免疫反應(yīng)或由常規(guī)疫苗引發(fā)的免疫反應(yīng)都收效甚微。

1990年,美國馬薩諸塞州的Repligen公司在《科學(xué)》雜志上報告了*對抗HIV的bNAb(比迄今為止的任何抗體都有效得多),這個發(fā)現(xiàn)讓AIDS疫苗領(lǐng)域震驚。更令人驚訝的是,他們表述了確切的抗原表位——在動物實驗中,這刺激了抗體的生成。研究人員在論文中寫道,僅僅6個HIV表面蛋白質(zhì)(gp120)的氨基酸,就指明了免疫系統(tǒng)如何阻止病毒的不同毒株。

但zui終結(jié)果是,作為實驗室的人工制品,bNAb只能對抗在培養(yǎng)皿中生長的病毒株,對直接來自被感染者體內(nèi)的病毒并無效果。這個1993年的發(fā)現(xiàn)使人們對該公司的產(chǎn)品大失所望。

在奧地利,大致相同的時間,另一個團隊發(fā)現(xiàn)bNAbs對HIV的一個不同部分起作用。維也納應(yīng)用微生物學(xué)研究所的Hermann Katinger領(lǐng)導(dǎo)的團隊確認(rèn)了兩種對gp41(跨越病毒膜并依附在gp120上的蛋白質(zhì))起作用的bNAbs。這一發(fā)現(xiàn)意味著,病毒的致命弱點不止一個。

在之后的10年里,斯克利普斯研究所結(jié)構(gòu)生物學(xué)家Ian Wilson和馬里蘭州貝塞斯達(dá)市國家過敏癥和傳染病研究所(NIAID)結(jié)構(gòu)生物學(xué)家Peter Kwong用高分辨率描述了bNAbs是如何對gp120和gp41起作用的。這些精巧細(xì)致的圖片使得研究人員能確定抗體攔截病毒的機制,以及為何其他抗體威力有限、作用范圍有限。

與此同時,這種抗體對于很多疫苗研究人員來說已經(jīng)過時,他們更愿意研究如何刺激殺傷細(xì)胞(一種T淋巴細(xì)胞)??贵w能預(yù)防感染,殺傷細(xì)胞能識別并摧毀病毒試圖侵入的細(xì)胞。一些人聲稱一個T細(xì)胞疫苗就能阻止病毒,其他人認(rèn)為應(yīng)該將T細(xì)胞疫苗和抗體疫苗相結(jié)合。還有一些人反對設(shè)計疫苗的理念,他們指出在漫長的歷史中,疫苗學(xué)家僅僅是在動物和人類身上進(jìn)行不同的測試以獲得成功,卻對免疫機制本身關(guān)注甚少。

逆向研究

之后,備受矚目的針對HIV的T細(xì)胞疫苗可悲地失敗了,使更多的目光聚焦在抗體上。在第二戰(zhàn)場,多虧了協(xié)議G和與之相似的行動,可供研究的bNAbs數(shù)量暴漲。研究人員也開發(fā)了*技術(shù)來復(fù)制來自單一B細(xì)胞的大量抗體。

免疫學(xué)家Michel Nussenzweig說:“單個細(xì)胞抗體復(fù)制改變了一切。" Nussenzweig是美國洛克菲勒大學(xué)實驗室研發(fā)HIV bNAbs技術(shù)的。多個機構(gòu)的高水平合作給該領(lǐng)域研究打了一針強心劑。

bNAbs只能給已經(jīng)感染者提供有限的幫助,因為它們來得太晚了,病毒早已透過血液細(xì)胞和組織,bNAbs無力回天。但是一種能適時引發(fā)bNAbs的疫苗,在足夠數(shù)量的情況下,有可能阻止感染。因此,研究人員正在努力探尋,免疫系統(tǒng)是如何產(chǎn)生這些抗體,是什么賦予了它們不同尋常的威力。

Nussenzweig對前景非常樂觀。他說:“人們發(fā)明疫苗無須從頭開始。在每一次研究中,你都可以學(xué)到經(jīng)驗并試圖應(yīng)用它。"

國內(nèi)外研發(fā)進(jìn)展

2013年7月23日上午,北京佑安醫(yī)院院長李寧做客北京城市服務(wù)管理廣播時表示,目前我國自主研制的艾滋病疫苗試驗已經(jīng)進(jìn)入研究階段,如果實驗順利,預(yù)計6年內(nèi)有望投放市場使用。北京佑安醫(yī)院感染中心主任醫(yī)師張彤表示,目前在醫(yī)院進(jìn)行研究實驗的國產(chǎn)艾滋病疫苗實驗項目一期從2007年11月份開始,至今已將近5年。研究志愿者共有150名,他們目前的實驗效果都反應(yīng)良好。

2013年9月11日,加拿大素麻簡醫(yī)藥公司宣布說有關(guān)SAV001-H(一種對抗艾滋病毒的疫苗)的*階段研究試驗已經(jīng)取得成功。從2012年3月到上個月為止,試驗進(jìn)行了一年多,實驗設(shè)計用于檢驗該藥物用于活人體上的“安全性、耐受性以及免疫效應(yīng)"。*階段試驗中研究人員開始觀察藥物是否會在動物身上起作用,以確保其不會對人體產(chǎn)生奇怪、有害的影響,因此風(fēng)險*。SAV001-H實驗結(jié)果非常:在對艾滋病感染者進(jìn)行隨機、病患不知情、安慰劑控制的條件下,以及無癥狀人群的實驗中,都“沒有嚴(yán)重不良反應(yīng)",也就是說該疫苗有效性的第二階段實驗可以繼續(xù)下去了。

現(xiàn)在就為此興奮有些為時過早,畢竟不少疫苗都夭折于第二、第三階段的研究實驗中。目前,已經(jīng)有3500萬人死于艾滋病,同時還有一樣多的人被感染了。感染者中有40%是15到24歲的人群。


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